鍍鉻在汽車冷沖壓模中的運用

羅權

摘 要：一般汽車上的冷沖壓件通過冷沖壓模具沖壓而成。模具成型面的材質，大多為HT300，其耐磨性有限。當沖壓一定次數后，模具表面將不斷被磨損，模具無法保證其穩定生產出合格零件。通過鍍鉻處理，在模具型面上鍍上一層耐磨損的鉻。提高模具耐磨性，提高零件穩定性，提高模具使用壽命。

關鍵詞：鍍鉻；耐磨性；冷沖壓模具

隨著汽車的快速發展，對汽車沖壓件提出越來越高的要求。汽車市場不斷變化，汽車質量不段挑戰。針對模具，針對其耐磨性要求越來越高。

1 鉻的特性

鉻具有良好的耐磨性。鍍鉻層的摩擦系數很小，一般在0.12-0.14范圍內。鋼塊的摩擦系數在0.2-0.3范圍內。具有良好的耐磨性，被廣泛運用于冷沖壓模具的型面上。同時，鉻具有良好的耐蝕性。金屬鉻在空氣中極易鈍化，表面形成一層極薄的鈍化膜，在堿液、硝酸、硫酸、硫化物及許多有機酸中均不發生作用。但是鉻能溶于鹽酸，這也是鍍鉻可以實現的主要原因。此外，鉻具有抗氧化性。當鍍鉻層在空氣中加熱到500℃時，其外觀和硬度仍無明顯的變化。

2 電鍍原理

電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化（如銹蝕），提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性（硫酸銅等）及增進美觀等作用。

電鍍時，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，待鍍的工件做陰極，鍍層金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。

電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質或尺寸。電鍍能增強金屬的抗腐蝕性（鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬）、增加硬度、防止磨耗、提高導電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。

由于電鍍具有以上特點，目前鍍鉻廣泛應用于汽車冷沖壓模具上，為零件穩定生產提供可靠保障。

3 模具鍍鉻工藝流程

電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下，經電極反應還原成金屬原子，并在陰極上進行金屬沉積的過程。以下為模具鍍鉻工藝流程：

3.1 檢查

當確定哪套模具需要鍍鉻時，鍍鉻前需要檢查模具的質量，查看是否有質量缺陷（裂紋、補焊氣孔等），尤其是冷沖壓模具的補焊，當使補焊不良時，會影響最終的鍍鉻效果。此外，肉眼可檢查模具是否有裂紋，裂紋大小和方向。檢查時，發現任何質量缺陷，都需要拍照記錄。

3.2 清洗

一般生產過程中，為防止模具生銹，都會涂上防銹油。有時在模具型面上，還會遺留一些鐵屑。若日常模具維護不是很好的話，模具型面上有時會留有灰塵。因此在電鍍前，必須進行模具的清洗。

3.3 脫脂

為提高鍍鉻質量，有效清理模具需電鍍型面上的油污時，采用脫脂來增加電鍍鉻的附著力。目前最常用的是利用碳酸鈣與香蕉水的混合物來清理油污。

3.4 打磨

清洗后，針對有些不光順的面，需要打磨拋光模具表面，使鍍層均勻光順。此打磨只是很輕微的打磨，不是日常模具維修類的打磨。打磨時僅僅對圓角處不順，稍稍磨光，不得影響零件本身的造型設計。

3.5 覆蓋

一般冷沖壓模具上由很多機構裝配而成。鍍鉻，是僅針對零件成型面的鍍鉻。針對不需要電鍍的加工面、平衡塊、導板等需要貼上絕緣膠帶，避免鍍層、腐蝕帶來的不利影響。如果不做防護措施，不進行隔離，此類加工面，平衡塊會立馬被電鍍池的藥水腐蝕，無法使用。

3.6 陽極

以上模具的準備工作完成后，需要針對模具搭建陽極工裝，銅板和鉛絲。電鍍完成后，鉛絲表面會被氧化，需要清洗沖刷，保證導電性。在模具周圈搭建好電鍍電路，做好電鍍前的最后一步準備。

3.7 電鍍

電鍍電路搭建完之后，通電進行電鍍，需電鍍的模具型面為負極，發生還原反應，鉻酸酐（CrO3）溶于水生成鉻酸（H2CrO4）和重鉻酸（H2Cr2O7）。

陰極反應：

Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O

2H++2e-=H2（氣體）

CrO42-+4H++6e-=Cr（鍍層）+4OH-

陽極反應：

2Cr3+-6e-+7H2O=Cr2O72-+14H+

2H2O-4e-=O2（氣體）+4H+

3.8 分解

在電鍍池內發生電鍍反應后，在模具上或多或少會殘留一些電鍍液。因此電鍍后，需先用水洗模具上的表面殘留物。只有當清洗完后，才可以分解陽極工裝，即把第6步安裝的工裝拆除。

3.9 清洗

拆完模具的工作后，需要對模具上進行整體的仔細清洗、吹干殘留物，包括表面、坑坑洼洼、加工孔等。尤其是有些避讓機構，容易殘留液體。

3.10 鍍后拋光

當電鍍完后，需要對冷沖壓模具的型面檢查鍍后表面質量。且需要拋光模具型面，若有大面積橘皮、鍍層脫落的現象，則說明電鍍不合格，需要進行二次電鍍。

3.11 檢測

電鍍拋光后，電鍍完成，需要檢查電鍍面的硬度、鍍層厚度。一般而言，鍍層的硬度要求：HRC 60-65；膜厚要求：準平面10-20um；R角、拉延筋25-40um。

3.12 二次電鍍

如果出現第11條所述情況，需要去掉模具型面的原有鍍層，進行第二次鍍鉻。主要是如下三步：撥離開、中和、水洗。

1）撥離：在剝離槽中去掉原有鍍鉻層，剝離槽里是鹽酸溶液

2）中和：在中和槽中清洗掉表面殘留的酸性溶液，中和槽里面是堿性溶液

3）水洗：在水洗槽中去掉表面殘留化學物質

以上共12條為冷沖壓模具的電鍍工藝。冷沖壓模具通過鍍鉻，可提高模具型面的耐磨性，提高模具壽命，保證可生產出合格零件。